快速、无声、平稳——电动革命打水

直到最近，在顶级竞赛游艇的精干和高度专业化世界之外，休闲划船界的创新一直进展缓慢。在经历了三年的新冠疫情中断后，Boot Düsseldorf (Düsseldorf国际船展)于2023年1月底向公众开放。这是世界上最大的同类展览之一，超过1700家参展商向贸易和富有的客户展示他们的最新设计。从超级游艇到帆船，许多新船都在展出。大多数参展商都展示了渐进式的改进，但瑞典公司坎德拉(Candela)回到了基础，展示了一艘完全重新设计的动力艇，并在动力艇类的船艇界奥斯卡上获得了冠军。

与许多其他设计师在展会上展示原型不同的是，这些船正在生产中，并在从加利福尼亚到瑞典的世界各地的水上行驶。Candela的故事要追溯到2014年，当时创始人兼首席执行官古斯塔夫·哈塞尔斯科格(Gustav Hasselskog)计算出，他的28英尺长的动力船(8.5米，但船通常以英尺为单位)在相同的行驶距离上消耗的燃料是汽车的15倍。大部分燃料被用来推动船体通过比空气-水的阻力大700倍的介质。利用水翼将船体吊出水面，使船只免受阻力，可以大大提高能源效率。这正是哈塞尔斯科格和他的工程师团队要做的。这些飞艇比传统船只消耗的能源少了80%，运行成本少了90%。传统内燃机驱动的28英尺船的100公里航程燃油成本为250欧元，如今几乎免费，电池充电成本约为20欧元。正如Hasselskog所说:“我们认为传统的电动船设计总是会受到标准船体和电动马达的限制，这就是我们最初选择水翼双体船设计的原因。这将减少80%的水摩擦:减少80%的能量，减少80%的阻力……80%是一个疯狂的数字。”

第一艘量产日巡洋舰型号于2019年发布，最新的C-8型号于2023年1月推出。从本质上讲，坎德拉设计了一种全新的船。不满足于完全的船体重新设计，水翼也是新颖的，由一组传感器控制(同样是内部设计)。船体周围的六个高度传感器从船头向下指向船的前方，以创建一个不断更新的波浪和海面的3D图像。来自这些关键专有高度传感器的数据与来自艇的IMU(带有陀螺仪和加速度计的惯性测量单元)和GPS信号的信号相结合，并被馈送到艇的飞行控制器，机载计算机计算最佳攻角和水翼表面扭曲，以便在船在水中移动时完美平衡。

扭曲水翼是坎德拉控制船侧倾的方式。这类似于飞机机翼上的襟翼和副翼的工作方式，除了整个水翼可以扭曲。所有这一切每秒发生100次，这就是设计师所说的主动稳定。经过五年的开发，在巴塞罗那大学的超级计算机模拟器中计算计算机流体动力学的辅助下，该软件可以旋转甚至扭转水翼的主导面。在软件开发阶段最难实现的事情之一是补偿不同传感器的数据峰值，特别是在陡坡转弯时。

由于在水翼上升起，船体不会撞到海浪中，并积极稳定。推进舱完全沉入水中，没有强大的舷外发动机在旋转和喷出汽油烟雾，所以飞行很安静。对于不愿划船的人来说，还有一个额外的好处——坎德拉似乎可以提供无晕船的体验。

坎德拉的船壳由一名前飞机和军用直升机设计工程师用碳纤维设计，以获得最大的空气动力学效率。水翼可以收进船体，产生小于2英尺(61厘米)的吃水，使船在浅滩、系泊或转移到拖车时实用。这架8座的C-8是一艘单体船，有一个可睡四人的客舱，最高速度可达30节(56公里/小时)，一次充电可以20节的速度巡航两小时，航程超过50海里。

坎德拉与瑞典豪华电动汽车设计公司Polestar合作，为这些时尚的飞艇提供电池和充电系统。大容量汽车电池远比从船用电池的小众供应商采购更具成本效益，这是阻碍电动船与柴油和汽油燃料船竞争的一个因素。快速充电技术意味着充电需要两个小时。

坎德拉的工程师团队不满足于重新设计船体和水翼，他们开始开发一种新的电力推进机构。从螺母到螺栓，C-POD的所有组件都从头开始设计，以实现最大效率和低阻力。这种直接驱动的电动吊舱马达没有齿轮，不需要换油，也没有能量损失，从而为对转螺旋桨提供99.5%的传动效率，这些螺旋桨产生的动力足以让一艘28英尺长、1750公斤重、载有8名乘客的船只以30节的速度飞行。坎德拉声称这是有史以来最高效的船用马达。豆荚本身小得令人难以置信。C-POD的直径只有10.5厘米，起飞时消耗75kW，当船体升起并在水翼上飞行时稳定下来，消耗50kW。类似大小的燃烧船需要大约600千瓦才能达到相同的速度。

在服务需求和成本方面也有很大的优势。一艘标准的商用舷外船无论使用多少小时，每年都需要花费1000欧元左右的维修费用，而豆荚驱动的E-boat系统的动力传动系统可以在不受干预的情况下运行3000小时。因为它是一个直接驱动系统，没有齿轮箱或变速器，没有换油，没有过滤器，也没有冷却系统，因为所有产生的热量都从外壳传导到水中。唯一需要检查的是裸露的电线，使用后可以定期清洗。

这似乎还不够，这些飞艇还几乎不产生尾流，大约5厘米，这在环境敏感地区非常重要，因为这些地区的河岸、地基或运河边容易受到侵蚀，敏感的海草草地和其他栖息地以及它们的鱼类种群可能会受到干扰。一架可搭载30名乘客的P-12航天飞机将于今年夏天在瑞典开始初步海试，斯德哥尔摩地区将于2024年4月开始为期9个月的试验，这将使埃克罗郊区和市中心之间的通勤时间缩短一半。P-12轮渡每乘客英里的成本不到同类柴油轮渡的10%，已经吸引了世界各地港口和河流城市的大量兴趣，这些城市迫切希望减少排放，让城市通勤者远离汽车。一艘8人乘坐的出租车船的设计正在进行中，不太可能在太长时间内部署在敏感地区，如威尼斯运河，这座城市的地基正受到船尾瘟疫的威胁。

哈塞尔斯科格表示:“这是一种比老式内燃机车体优越得多的体验。划船的人再也不用忍受令人呕吐的颠簸和撞击，也不用忍受舷外发动机发出的震耳欲聋的轰鸣声。一旦你体验过在绝对寂静的地面上飞行，就很难再回去了。”